現如今流量測量涉及廣泛的應用領域。過程測量、能源計量、環境保護、交通運輸等高耗能領域對流量測量的需求急速增長,為流量測量技術提出了新的要求。不僅要求流量測量儀表耐高溫高壓,而且能自動補償參數變化對測量精度的影響,從節約能源、成本核算、貿易往來及醫藥衛生等方面的特殊要求考慮,要求流量測量精度高、壓損小、可靠性高。
新技術、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發應用,使得流量計的測量準確度越來越高,流量的測量范圍越來越廣。同時流量計對測量介質的要求在降低,適用范圍也越來越寬,智能化程度及可靠性得到了很大的提高。
此文我們介紹介紹腐蝕性介質。
腐蝕性介質的流量測量
腐蝕是金屬在其環境中由于化學作用而遭受破壞的現象。一切金屬與合金對于某些特定環境可以是耐腐蝕的,但是在另一些環境中卻對腐蝕又很敏感。一般來說,對于所有環境都耐腐蝕的工業用金屬材料是不存在的。
腐蝕可以分為均勻腐蝕或全面腐蝕與局部腐蝕。全面腐蝕的腐蝕速度可用mm/a(每年腐蝕的毫米數)等單位來表示。通常將腐蝕速度在0.1mm/a以下的材料作為耐腐蝕材料。對于腐蝕速度較此再大一個數量級,也即腐蝕速度為1mm/a材料,對于一般設備有時可酌情定為可以使用的材料。對于流量儀表的測量元件,則是不容許的。根據腐蝕速度的大小,可以預測金屬的使用壽命。
1、腐蝕性介質對流量測量儀表的損害
介質的腐蝕性對流量測量儀表是個嚴重威脅,只有像夾裝式超聲波流量計等個別種類的流量計受腐蝕影響較小。
a.腐蝕性介質將流量測量儀表與介質直接接觸的關鍵零部件腐蝕,使之損壞,喪失功能。例如,腐蝕造成差壓變送器膜片損壞,硅油外漏而完全失效。電磁流量計電極因腐蝕引起介質外泄,導致勵磁線外圈燒毀等。
b.縮短儀表壽命。例如金屬管轉子流量計中的錐形管等零部件,使用幾年后,其焊接處被穿爛。
c. 流量測量儀表的關鍵零部件長時間受腐蝕性介質的腐蝕而改變幾何尺寸,導致儀表準確度降低。
例如,轉子流量計中的轉子被流體腐蝕后,外形尺寸減小,導致流量示值偏低。又如渦街流量計中的旋渦發生體被流體腐蝕而寬度尺寸減小,迎流面表面變得粗糙,從而引起流量系數改變。就連受腐蝕介質影響較小的夾裝式超聲波流量計,也常因金屬管內壁被介質腐蝕的坑坑洼洼,使發射和接收信號變弱,嚴重時喪失靈敏度。
d. 腐蝕性介質滲漏,如不及時發現、及時處理,還容易釀成安全和人身事故。
2、對流量測量中流體腐蝕的措施
1)定期更換儀表
2)避重就輕
避重就輕是在對工藝流程和有關介質特性深入了了解的基礎上,合理選擇測量方案,同樣達到計量或對生產過程進行控制的目的,避開腐蝕性強的部位,而選在腐蝕性較輕的部位,甚至更改被調參數種類。例如(如果可行的話)將流量定值調節系統用液位均勻調節或其他合適的變量調節代替,從而避開流量測量儀表耐腐蝕的難題。
3)選擇具有耐腐蝕特性的儀表
①一般酸性介質的儀表選型。渦街和渦輪流量,與流體接觸的部分為耐酸鋼,一般酸性液體和氣體都能使用。用耐酸綱制成的橢圓齒輪流量計,可以滿足一般酸性液體精確計量的需要。至于某一公司的具體的某個產品是否適用于某用戶的特定介質,除了查閱有關樣本和資料外,還需向制造商詳細咨詢,能做出承諾更好。
② 導電液體的儀表選型。電磁流量計的測量管內襯材料有多種,其中耐腐蝕性能最好的是聚四氟乙烯。電極材料也有好幾種,能滿足絕大多數腐蝕性介質的需要。
③不導電液體的儀表選型。夾裝式超聲流量計工作時流體不與儀表直接接觸,所以適用于各種腐蝕性流體。
4)腐蝕性氣體儀表選型
a. 超聲流量計。
只要對測量管內壁作防腐蝕處理即可。但具體應用實例現在還未見報道。
近年開發的配有夾裝式換能器(將非電能量轉換成電能量,不需要外電源,稱換能器,也稱有源換能器,是超聲波設備的核心器件)的超聲流量計,若管道本身耐腐蝕,就不必考慮儀表的耐腐蝕問題。例如,管道使用耐腐蝕內襯,但此內襯與金屬管之間如果存在氣隙,也會為夾裝式超聲流量計帶來麻煩。對于無耐腐蝕內襯的金屬管道,其內壁經長時間腐蝕往往變的高低不平,常會造成“V”形和“W”形安裝的換能器聲波發射不一致,所以信號強度變弱,嚴重時甚至無法正常測量。這些都是使用超聲流量計時應當注意的。
b. 節流式差壓流量計。
現在還未見報道適用于腐蝕性介質的定型商品化節流式差壓流量計,但是用戶自行開發的此類儀表,在幾十年前就有報道,其中有很成功的氯氣流量測量。
工藝設備專業對付腐蝕性氣體的技術幾十年前就已很成熟。
總之,流量測量儀表耐腐蝕是個長期的話題,新材料、新方法、新經驗年年都有報道。對于一些冷門的介質,可查閱有關文獻,如《腐蝕數據與選材手冊》
盡管流量測量技術發展日趨成熟,但是在測量和應用方面依舊不盡人意,儀表種類繁多,不同場合要選不同類型的儀表,至今尚無一種儀表的可靠性和準確度能滿足多類要求。因此在選用流量測量儀表時,在滿足實際運行測量要求的基礎上,還要儀表的經濟型。